DE1238367B - Verfahren und Vorrichtung zur elektrischen UEbertragung einer durch die Groesse eines Gleich-stromes bestimmter Polaritaet dargestellten Information - Google Patents

Description

DEUTSCHES #IW PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT G08d

DeutscheKl.: 74 b-8/05

Nummer: 1 238 367

Aktenzeichen: C 37200 IX d/74 b

1238 367 Anmeldetag: 15. Oktober 1965

Auslegetag: 6. April 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrischen Übertragung einer durch die Größe eines Gleichstromes bestimmter Polarität dargestellten information mittels eines Senders und eines Empfängers, die beide auf eine gleiche Folge von n, vom gleichen Netz gelieferten periodischen Bezugssignalen bezogen sind, deren Stellen innerhalb der Bezugsperiode fest sind, wobei das übertragene Signal aus aufeinanderfolgenden Vergleichen zwischen dem die zu übertragende Information darstellenden Gleichstrom und einer Summe geeichter Gleichströme gewonnen wird, sowie eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.

Es sind Einrichtungen bekannt, die numerisch oder digital vorliegende Informationen in binärcodierter Form übertragen, wobei die Codierung in der Weise erfolgt, daß eine zur Information proportionale Spannung mit mehreren geeichten Spannungen verglichen wird und abhängig vom Ergebnis dieses Vergleiches eine die Aussendung einer Ziffer gestattende Vorrichtung betätigt wird. Diese Vorrichtung wird dabei von einer Kippstufe, einem mit Phasenverschiebung arbeitenden Gerät, einer Speicherungs-Kippanordnung oder einer Anordnung mit gekoppelten Umschaltgattern gebildet.

Der Nachteil dieser bekannten Einrichtungen besteht vor allem darin, daß zur Synchronisation der Vorgänge auf der Sende- und Empfangsseite Impulsgeneratoren oder Zeitgeber erforderlich sind, welche die Kompliziertheit der Anordnungen weiter erhöhen und außerdem die Störungsanfälligkeit der Übertragungseinrichtung vergrößern.

Es ist ferner eine Vorrichtung bekannt, bei der die Codierung des zu übertragenden Signals durch aufeinanderfolgende Dämpfungen dieses Signals erfolgt. Die Decodierung wird dabei durch aufeinanderfolgende Dämpfung eines geeichten Bezugssignals erreicht.

Auch diese das zu übertragende Signal im Verlauf der Bezugsperiode umformende Vorrichtung erfordert komplizierte schaltungstechnische Einrichtungen, die sich sowohl hinsichtlich der Kosten als auch der Betriebssicherheit nachteilig auswirken.

Ferner ist ein Übertragungsverfahren bekannt, bei dem das zu codierende Analogsignal in eine Vielzahl verschiedener Frequenzen umgeformt wird. Eine Synchronisation der Sendeseite und der Empfangsseite der verwendeten Einrichtung wird dadurch erreicht, daß in der Decodiervorrichtung ein Motor verwendet wird, der von dem elektrischen Energieversorgungsnetz gespeist ist.

Neben der durch die Verwendung verschiedener Frequenzen bedingten Aufwendigkeit der erforderlichen Schaltungsanordnung ist als Nachteil insbesondere Verfahren und Vorrichtung zur elektrischen übertragung einer durch die Größe eines Gleichstromes bestimmter Polarität dargestellten Information

Anmelder:

Charbonnages de France, Paris Vertreter:

Dr. W. Müller-Bore, Dipl.-Ing. H. GraIfs und Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. G. Manitz, Patentanwälte, München 22, Robert-Koch-Str. 1

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 16. Oktober 1964 (991781) - -

anzuführen, daß bei dem bekannten Verfahren keine eindeutige Zuordnung zwischen einer Bezugsperiode und den Synchronisationssignalen gegeben ist, da die Bezugsperiode von der Netzperiode verschieden sein kann.

Des weiteren ist eine Einrichtung bekannt, bei der eine durch die Größe eines Gleichstromes bestimmter Polarität dargestellte Information mittels eines Senders und eines Empfängers elektrisch übertragen wird, wobei sowohl der Sender als auch der Empfänger auf eine gleiche Folge von periodischen Bezugssignalen bezogen sind.

Da diese bekannte Vorrichtung eine Übersetzungs-Kompressionseinrichtung benötigt, ist auch in diesem Falle ein sehr komplizierter Aufbau nicht zu umgehen.

Es ist schließlich noch eine Einrichtung zur Umwandlung eines von dem zu übertragenden Signal abgeleiteten Analogstromes in einen binären Code bekannt, bei dem aufeinanderfolgende Vergleiche zwischen dem die zu übertragende Information darstellenden Gleichstrom und einer Summe geeichter Gleichströme vorgenommen werden.

Auch bei dieser Einrichtung sind zur Synchronisation besondere Impuls- oder Zeitgeber erforderlich, und außerdem müssen die erhaltenen codierten Signale in besonderen Vorrichtungen umgeformt werden, damit sie übertragen werden können.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur elektrischen Übertragung einer durch die Größe

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eines Gleichstromes bestimmter Polarität dargestellten Information, das nach einem möglichst einfachen, weitgehende Fehlerfreiheit bei der Decodierung der übertragenen Information gewährleistenden Prinzip arbeitet und den Bau einer Übertragungsvorrichtung gestattet, die insbesondere unter Verwendung der in den deutschen Auslegeschriften 1230 691 und 1230 692 beschriebenen Vorrichtungen zu einer möglichst einfachen, preiswerten und vor allem betriebssicheren Anordnung führt.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß auf der Sendeseite

durch jedes der (n—Y) ersten periodischen Bezugssignale ein Vergleichselement umschaltbar ist, das im eingeschalteten Zustand von einem geeichten Gleichstrom durchflossen ist,

die Summe der geeichten Gleichströme zum Zwecke der Codierung mit einem der zu über-

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tragenden Information entsprechenden Strom verglichen ist,

je nach der sich aus dem Vergleich ergebenden Richtung des Differenzstromes aus Meßstrom und der Summe der geeichten Gleichströme einerseits die kurzzeitige Aussendung einer Hochfrequenzschwingung auslösbar ist oder nicht und andererseits die Umschaltung des im Augenblick des Vergleichs zuletzt eingeschalteten Vergleichselementes aufrechterhalten ist oder nicht,

mittels des letzten periodischen Bezugssignals alle im umgeschalteten Zustand gehaltenen Vergleichselemente in den nicht umgeschalteten Zustand zurückgesetzt sind, wobei

^&

die Information durch die im Laufe einer Periode der Bezugssignale des Netzes kurzzeitig ausgesandten Hochfrequenzschwingungen in an sich bekannter Weise als binärer Ausdruck dargestellt ist,

und daß auf der Empfangsseite

in gleicher Weise wie auf der Sendeseite das Fließen geeichter Gleichströme durch Öffnung mindestens eines von (n—Y) Gattern bewirkbar ist, die bei gleichzeitigem Auftreten des Empfanges einer kurzzeitigen Hochfrequenzschwingung und des ihm zugeordneten der («—1) ersten periodischen Bezugssignale betätigbar sind,

die Gatter während des Zeitraumes, der mindestens der Periode der Bezugssignale entspricht, geschlossen bzw. offen haltbar sind und

als die Information darstellender Wert die Summe der geeichten Gleichströme genommen ist, die durch den bzw. die geöffneten Gatter bestimmt ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren so ausgestaltet, daß die Werte der auf der Empfangsseite auslösbaren, geeichten Gleichströme proportional den Werten der geeichten Gleichströme sind, die die entsprechenden eingeschalteten Vergleichselemente auf der Sendeseite durchfließen. Weiter ist vorgesehen, daß das Wechselstrom-Energieversorgungsnetz, das die periodischen Bezugssignale liefert, ein Dreiphasennetz ist.

Die Zahl der periodischen Bezugssignale beträgt sechs. Hierbei wird so vorgegangen, daß die fünf

ersten Bezugssignale auf der Sendeseite jeweils die Umschaltung eines Vergleichselementes steuern, während das sechste Bezugssignal die Entsperrung aller gesperrten umgeschalteten Vergleichselemente im Verlaufe der Periode der Bezugszeit steuert.

Schließlich kann zweckmäßigerweise das Verfahren gemäß der Erfindung so ausgestaltet werden, daß die Steuerung der Gatter auf der Empfangsseite bezüglich der zugeordneten Bezugssignale auf der Empfangsseite mit einer Verzögerung bei der Öffnung und mit einer Voreilung bei der Schließung erfolgt.

Die Erfindung hat auch eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Gegenstand. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die Vergleichselemente auf der Sende- und auf der Empfangsseite geeichte Widerstände sind, deren Werte in der Reihenfolge der Umschaltung nach einem geometrischen Gesetz mit dem Verhältnis 2 anwachsen und die parallel zwischen zwei Punkte konstanten Potentials geschaltet sind.

Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform wird die Vorrichtung nach der Erfindung so weitergebildet, daß die Umschaltung jedes Vergleichselementes auf der Sendeseite über die VerbindungEmitter—Kollektor eines Schalttransistors erfolgt, der durch das an seine Basis angelegte zugeordnete Bezugssignal leitend gemacht ist.

Es kann weiter vorgesehen sein, daß der Strom, der sich aus dem Vergleich zwischen dem die Information darstellenden Gleichstrom und der Summe der die umgeschalteten Vergleichselemente durchfließenden geeichten Gleichströme ergibt, bei Aufweisen einer bestimmten Richtung die Leitung eines als Schalter in den Ausgangskreis eines Oszillators geschalteten Transistors herbeiführt, wobei der Oszillator dauernd eine feste Hochfrequenz liefert.

Nach einer weiteren Ausführungsform wird die Vorrichtung gemäß der Erfindung so weitergebildet, daß die Sperrung eines Vergleichselementes auf der Sendeseite durch eine mit der Basis des entsprechenden Schalttransistors verbundene Widerstands-Kapazitäts-Anordnung gewährleistet ist, die von dem sich bei dem Vergleich ergebenden Strom gespeist wird, wenn dieser einen bestimmten Richtungssinn besitzt.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Entsperrung der umgeschalteten gesperrten Vergleichselemente durch die Entladung entsprechender Kondensatoren über die Verbindung Emitter—Kollektor eines Transistors erfolgt, der durch das sechste, an seine Basis angelegte Bezugssignal leitend gemacht wird.

Zweckmäßigerweise kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung so ausgestaltet werden, daß die Sperrung eines Gatters auf der Empfangsseite mittels einer Widerstands-Kapazitäts-Anordnung verwirklicht wird, deren Zeitkonstante geringfügig größer als die Bezugszeitperiode ist.

Schließlich sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, daß die Bezugssignale auf der Sende- und Empfangsseite von einem Mehrphasentransformator mit gekoppelten Vielfach-Sekundär wicklungen und mit einer polarisierten Verbindung zwischen den Sekundärwicklungen und dem Nulleiter geliefert werden.

Die Erfindung wird beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 ein Prinzipschema zur Veranschaulichung des Verfahrens gemäß der Erfindung und

F i g. 2 und 3 Ausführungsbeispiele einer Codierbzw, einer Decodieranordnung gemäß der Erfindung.

Es wird darauf hingewiesen, daß zur Vereinfachung im folgenden nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Elemente beschrieben werden.

Bei dem Prinzipschema der F i g. 1 sind die CodieranordnungI und die DecodieranordnungII durch eine strichpunktierte Linie getrennt dargestellt.

Jede der Anordnungen I und II ist einesteils mit dem Dreiphasennetz R der allgemeinen Energieversorgung eines Betriebes und andererseits mit einem zweiadrigen Telefonnetz Tph verbunden.

In der folgenden Beschreibung werden mit »Sechsfachverknüpfungs-Sendeschaltung« CEH und »Sechsfachverknüpfungs-Empfängerschaltung« CRH die in den deutschen Auslegeschriften 1230 691 und 1230 692 beschriebenen Schaltungsanordnungen bezeichnet, welche bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung verwendet werden. In gleicher Weise wird mit Bewertungskreis diejenige elektronische Schaltung bezeichnet, welche die Aussendung einer Ziffer in Form eines Hochfrequenzimpulses gestattet. Allgemein umfaßt die die analog-numerische Codierung gewährleistende Sendeanordnung die folgenden Elemente:

Eine Sechsfachverknüpfungs-Sendeschaltung CEH, welche über einen Drei/Sechsphasentransformator Tr₁ mit dem Dreiphasennetz R verbunden ist. Diese Schaltung liefert sechs Synchronisationsimpulse gleicher Dauer, welche gleichmäßig um ~ phasenverschoben

sind. Die Wiederholungsperiode eines Impulses ist gleich der des Netzes R. Die Gesamtheit der sechs Impulse bildet den Bewertungszyklus.

Eine Anordnung von sechs Umschaltern COM₁, von denen jeder durch einen der sechs von CEH gelieferten Impulse gesteuert wird.

Einen Bewertungsblock ΒΡΕ, der aus fünf geeichten Widerständen zusammengesetzt ist, die nacheinander durch die fünf ersten Schalter geschaltet werden und deren Werte jeweils in der Reihenfolge der Umschaltung gemäß einer geometrischen Reihe vom Verhältnis 2 anwachsen. Jeder Widerstand ist, wenn er umgeschaltet wird, von einem geeichten Gleichstrom Ipi durchflossen.

Einen Analogblock Ba, der vor dem Bewertungsblock angeordnet ist und einen Meßgleichstrom I_m liefert, dessen Wert proportional dem zu übertragenden Informationsmaß Inf ist.

Einen Verstärker AE für den abgezweigten Stroni

Ia — ^ IPi — Im,
welcher in Tätigkeit tritt, wenn

Im > ^ IPi ■

Einen Sender EHF, der durch den Steuerstrom Ia in Tätigkeit gesetzt wird und an das Netz Tph eine feste »Hochfrequenz« F liefert.

Eine Zeitschaltvorrichtung, welche es gestattet, die Widerstände umgeschaltet zu halten, so daß

Im > ^ IPi ■

Eine Null-Rückstellvorrichtung R₀, die durch den sechsten von CEH gelieferten Impuls gesteuert wird und gewährleistet, daß vor dem Ende des Bewertungszyklus die fünf den Bewertungsblock bildenden Widerstände aus dem Kreis ausgeschaltet werden.

Und schließlich eine Stromversorgung A₁, welche Energie für die Sendeanordnung I liefert.

Die EmpfangsanordnungII setzt sich aus den folgenden Elementen zusammen:

Eine Sechsfachverknüpfungs - Empfängerschaltung CRH, welche gemäß der deutschen Auslegeschrift 1230 692 zwölf Synchronisationsimpulse gleicher

Dauer liefert, die gleichmäßig um phasenverschoben

sind. Sie ist über einen Drei/Z wolfphasentransformator Tr₂ an das Dreiphasennetz R angeschlossen. Die Wiederholungsperiode eines Impulses ist gleich der des Netzes R.

Ein Filter /, das auf die »Hochfrequenz« abgestimmt ist, die durch Tph gelangt.

Ein Gleichrichterverstärker AR, der vor / angeordnet ist.

Eine Anordnung von fünf Umschaltern COM₂, welche jeweils durch die gleichzeitige Wirkung eines der fünf ersten von CRH gelieferten Impulspaare und des von AR gelieferten gleichgerichteten Signals gesteuert werden.

Einen Bewertungsblock BPR, welcher fünf geeichte Widerstände aufweist, deren Werte in der Reihenfolge der Umschaltungen gemäß einer geometrischen Reihe vom Verhältnis 2 anwachsen und weiche jeweils durch einen der fünf vorerwähnten Umschalter umgeschaltet und jeweils, wenn sie umgeschaltet sind, von einem geeichten Gleichstrom I'pi durchflossen werden, dessen Wert proportional dem desjenigen Stromes ist, der den Widerstand des gleichzeitig umgeschalteten Blockes BPE durchfließt.

Eine Zeitschaltvorrichtung, welche es gestattet, den oder die im Verlaufe des Bewertungszyklus geschalteten Widerstände während einer Zeitdauer wenigstens gleich der des Bewertungszyklus umgeschaltet zu halten.

Eine Integrationsvorrichtung G, welche die Summe Γ ρ der Ströme Ip/ bildet, die den Bewertungsblock BPR durchfließen.

Und schließlich eine Stromversorgung A₂, welche Energie für die Empfangsanordnung liefert.

Aus.dem in den beiden obengenannten deutschen Auslegeschriften beschriebenen Verfahren ergibt sich, daß, wenn alle Umschaltungsbedingungen erfüllt sind, der «-te Widerstand des Bewertungsblockes BPE und der äquivalente «-te Widerstand des Bewertungsblockes BPR gleichzeitig und zyklisch umgeschaltet werden, wobei die Periode der gleichzeitigen Umschaltungen gleich der Periode des Netzes R ist. Die Synchronisation wird also durch das Netz R selbst herbeigeführt.

Die Arbeitsweise der in F i g. 1 dargestellten Anlage wird besser verständlich, wenn auf die F i g. 2 und 3 Bezug genommen wird, welche jeweils eine Ausführungsform der numerisch-analogen Codiervorrichtung bzw. der analog-numerischen Decodiervorrichtung darstellen, welche die Übertragung des Informationsmaßes in Form eines Zuges von Impulsen fester Frequenz gemäß dem natürlichen Binärcode mit fünf Momenten gestattet.

In F i g. 2 ist der Drei/Sechsphasentransformator Tr₁ dargestellt, welcher mit dem Netz R verbunden ist und an den Punkten I bis VI sechs gleichmäßig um

— phasenverschobene Spannungen liefert.

Mittels Dioden bis d₆ wird die Speisegleichspannung für die gesamte Anordnung erzeugt, welche

mittels Zener-Dioden Z₁ und Z₂ mit gemeinsamem Punkt P auf konstantes Potential geregelt wird.

Die Sechsfachverknüpfungs- Sendeschaltung CEH setzt sich aus sechs Dioden d{ bis d₆ zusammen, die jeweils in Reihe mit den Kollektor-Emitter-Kreisen der Transistoren T₁', T_i', T₃', T_i', T_b', T_n geschaltet sind.

Daraus ergibt sich, daß jeder Transistor nur während einem Sechstel des Bewertungszyklus leitend gemacht wird. Somit wird, wenn er leitend ist, ein Synchronisationsimpuls mit einer Dauer von ¹I₃₀₀ Sekunde (im Falle eines 50-Hz-Netzes) abgenommen.

Die so erhaltenen fünf ersten Impulse werden verwendet, um die Codierung der Information zu bewirken, die sich z. B. in Form einer Gleichspannung U_m darbietet, die an den Eingang des durch die Darlington-Schaltung T₁ — T₂ gebildeten Analogblockes angelegt wird.

Zu diesem Zweck umfaßt die Vorrichtung fünf Bewertungswege identischen Aufbaus, von denen der erste weiter unten beschriebene folgendermaßen aufgebaut ist:

In Reihe mit der Verbindung Emitter—Kollektor von T₁ liegt der Bewertungssteuerkreis, welcher den Widerstand R₁, die Verbindung Basis—Emitter des Transistors T₁" und den Nulleiter N von Tr₁ umfaßt.

Parallel zu dem Steuerkreis liegt der Zeitschaltkreis, welcher die Verbindung Emitter—Kollektor des Transistors Ti₁, die Diode D₁', die Anordnung R₁" bis C₁", deren Zeitkonstante geringfügig größer als die Dauer des Bewertungszyklus ist, und den Nulleiter N von Tr₁ umfaßt.

Der in dicken Linien gezeichnete Bewertungskreis umfaßt in Reihe den Bewertungswiderstand R₁', die Verbindung Emitter—Kollektor des Umschalttransistors T₁", dessen Basis mit der Anordnung R₁" bis C_i" verbunden ist, und den Nulleiter N von Tr₁.

Die fünf Bewertungswiderstände R₁ bis R₅' haben einen gemeinsamen Punkt M, der einen Teil des Ausgangskreises des Analogblockes T₁ und T_i bildet. Dieser Punkt M ist andererseits mit der Basis des Transistors T₃ verbunden, welcher das erste Element des Verstärkers mit den Transistoren T₃, T₁, T_b bildet. Der Ausgangskreis dieses Verstärkers ist einerseits mit dem Punkt P und andererseits mit der Basis des Transistors Ti₁ über eine Diode J₁" verbunden, die im direkten Sinne eingeschaltet ist.

Schließlich ist der Ti₁ und D₁ gemeinsame Punkt über r_x mit der Basis des Transistors T₆ verbunden, der normalerweise gesperrt ist und, wenn er leitet, gewährleistet, daß die von dem Sender EHF ständig gelieferte »Hochfrequenz« F gesendet wird.

Wegen des Vorhandenseins einer in direktem Sinne eingeschalteten Diode d zwischen den Punkten Af und N hat der Punkt M ein konstantes Potential, und der Strom Ipu welcher in einem geschalteten Bewertungswiderstand fließt, ist geeicht, wobei sein Wert eine Funktion der Größe des Widerstandes ist.

Die folgende Tabelle faßt die jeweiligen Werte der Widerstände und der sie durchfließenden geeichten Ströme zusammen, wobei der den Widerstand mit dem größten Wert durchfließende Strom / zu 1 angenommen ist.

			Widerstand
R% — 2 R-i	ÄS' =	AR1'	R/ — 8 Ri	Ri' =- UR1'
Strom	Ip1 = 16/		IPs =	= Ai	Ipl = 2i	I Ph = i

Man stellt nunmehr fest, daß die Anordnung mit einer Genauigkeit von ungefähr 3% einen Strom codieren kann, dessen Wert kleiner als oder gleich 31 ζ ist.

Im folgenden wird der Mechanismus der Codierung erläutert, wobei vom Beginn des Bewertungszyklus ausgegangen wird.

Die Schalttransistoren T₁" bis T_s", die Transistoren Ti₁ bis Ti₅, die Transistoren T₃, T_i, T₅, T_e, T₁ und T_s sind im gesperrten Zustand ebenso wie die Transistoren T₁ bis T₅'.

Die Kapazitäten C₁" bis C₅" sind entladen.

Der erste am Kollektor von T₁ erscheinende Synchronisationsimpuls wird über R₁ an die Basis von T₁" übertragen, wodurch dieser für die gesamte Dauer dieses Impulses, also für V300 Sekunde, leitend gemacht wird.

Der Bewertungskreis ist geschlossen, und der Widerstand R₁ wird von Ip₁ = 16/ durchflossen. Drei Ströme können jetzt zum Punkt M gelangen:

1. der von dem Analogblock gelieferte Strom I_m;

2. der geeichte Strom Ip₁ = 16/;

3. ein abgezweigter Strom Ia,.

Durch Anwendung des Kirchhoffschen Gesetzes für den Punkt M erhält man:

I_m + Ia - 16/ = 0, d.h. Ia=16i-I_m.

Drei Fälle sind jetzt möglich:
a) I_m = 16 /

Der abgezweigte Strom ist dann Null, und insbesondere die Transistoren T₃, T_i, T_s, Ti₁ und T₆ bleiben im gesperrten Zustand. Kein Frequenzimpuls wird von EHF ausgesendet, was der Ziffer O entspricht.

b) J^r _w < 161, d.h. I_d > O

Der von der Stromversorgung gelieferte Strom Ia durchflißet die Diode d, was die Sperrung von T₃ verstärkt.

T₆ bleibt im gesperrten Zustand, und kein Impuls wird von EHF ausgesendet.

c) I_m>16i, d.h. I_d < O

55 Der abgezweigte StromZ _tJ durchfließt die Verbindung Basis—Emitter von T₃ und wird verstärkt.

Der Kreis Emitter—Basis von Ti₁ wird dann über d{ und die Verbindung Emitter—Kollektor von T₅ geschlossen. TT₁ wird also leitend gemacht. Ein Teil des Stromes h, welcher die Verbindung Emitter—Kollektor von TY₁ durchfließt, wird über r₁ an die Basis von T₆ übertragen, welcher geöffnet wird und die Aussendung eines Frequenzimpulses durch EHF hervorruft. Es wird eine Ziffer durch das Netz Tph übertragen.

Gleichzeitig gewährleistet der andere Teil von I_e die Aufladung der Kapazität C₁ über die Diode D₁.

Nach dem Verschwinden des ersten Synchronisationsimpulses kehrt der Transistor Ti₁ in den gesperrten Zustand zurück; weiter gilt jedoch:

Λ. In den obigen Fällen a) und b) kehrt der Transistor T₁" in den gesperrten Zustand zurück, die Ströme Ip₁ und Ia verschwinden, und die Transistoren T₃, T_i, T₀ und T₆ kehren in den gesperrten Zustand zurück;

2. im obigen Falle c) entlädt sich die Kapazität C₁" über R₁" in Reihe mit der Verbindung Basis— Emitter von T₁", welcher für wenigstens die Dauer des Bewertungszyklus leitend bleibt.

Der Widerstand R₁ bleibt eingeschaltet, und der Strom Ip₁ bleibt während der Dauer des Bewertungszyklus bestehen.

Wenn der zweite Impuls am Kollektor von T₂' erscheint, wird der Widerstand R₂' auf Grund der gleichen Vorgänge wie oben beschrieben in Tätigkeit gesetzt und von dem Strom Ip₂ = 8 i durchflossen.

Es ergeben sich zwei Möglichkeiten:

d) R₁ ist nicht mehr angeschlossen [vorstehende Fälle a) und b)] = man vergleicht I_m mit dem Strom Ip₂ = 8 i;

e) R₁ bleibt angeschlossen [vorstehender Fall c)] = man vergleicht I_m mit dem Strom

Ip = Ip₁ + Ip₂

24 z

usf.

Zusammengefaßt vergleicht man in jedem Augenblick den Meßstrom I_m mit der Summe der Ströme I pt, welche die eingeschalteten Bewertungswiderstände durchfließen.

Wenn

gilt, wird kein Frequenzimpuls von dem Sender EHF ausgesendet, was der Ziffer 0 entspricht. Wenn

I_m >

X IPi

ist, wird ein Frequenzimpuls ausgesandt, was der Ziffer 1 entspricht.

Die folgende Tabelle faßt die numensche Analog-Codifizierung eines beispielsweise gleich 29,5/ angenommenen Stromes Im zusammen *

Bewertungs weg	ι Pi		Ic — Int Ip	Ziffer
1	16 z	16 z	29,5-16= 13,5 z	1
2	8/	24z	29,5-24 = 5,5z	1
3	4z	281	29,5-28 = 1,5z	1
4	21	30 z	29,5-30 = -0,51	0
5	i	29 z	29,5-29 = +0,5z	1

Die I_m — 29,5 i entsprechende Binärzahl wird in Form des Binärausdruckes 11101 übertragen. Es ist zu bemerken, daß der kleinere Zyklus dieses Ausdruckes eine geringere Dauer als der Bewertungszyklus hat. Der sechste, durch T₁ gelieferte Synchronisationsimpuls bewirkt die Öffnung des Transistors T_s, dessen Emitter-Kollektor-Kreis über die jeweiligen DiodenD₁" bis D₅" den Entladungskreis der Kapazitäten C₁" bis C₅" schließt.

Auf diese Weise und vor dem Ende des Bewertungszyklus werden die Transistoren T₁" bis T₅" in den gesperrten Zustand zurückgebracht ebenso wie die Transistoren Γ₃, T_i, T₅, T_e, Ti₁ bis Ti₅. Die Sendeanordnung ist für einen zweiten Bewertungszyklus bereit. Es ist zu bemerken, daß die Dioden (I₁ bis d_s", D₁ bis D₅ und D₁ bis D₅" die Entkopplungen zwischen den Bewertungswegen gewährleisten.

Der Analogblock ist also mittels der Spannungsteilerbrücke r_s — r₈ vorgespannt, um die Spannungsabfälle in der Darlington-Schaltung T₁ — T₂ zu kompensieren, wenn U_m = 0.

Die auf die beschriebene Weise codierte und durch das Telephonnetz übertragene Information wird durch die in Fig. 3 dargestellte Empfangsanordnung empfangen und decodiert, welches daraus mittels eines Meßgerätes G einen proportionalen Wert liefert.

Die Empfangsanordnung umfaßt insbesondere folgende Elemente:
Einen Verstärker AR, der an das Netz Tph angelegt ist und hinter dem ein auf die Frequenz des Zuges von Impulsen abgestimmtes Filter / eingeschaltet ist.
Die empfangene Welle wird durch die Dioden-D₁ und D₂ zweiweggleichgerichtet, wobei die so gebildete Gleichspannung an die Steuerelektrode eines Thyristors Th angelegt ist, dessen Anoden-Kathoden-Verbindung einen Teil des Steuerkreises der Bewertungswege bildet.

Der Steuerkreis setzt eine Sechsfachverknüpfungs-Empfangsschaltung in Betrieb, die wie folgt aufgebaut ist:

Ein DreiZ wölfphasentransformator Jr₂ ist an das Netz R angeschlossen und liefert an den Punkten I

bis XII zwölf regelmäßig um ~ phasenverschobene

Spannungen. Der Nulleiter JV ist mit der Anode von Th verbunden.
Weiter sind zwölf Transistoren vorgesehen, deren Emitter mit den Punkten I bis XII jeweils über eine Diode d₁ bis d₁₂ verbunden sind, wobei die Dioden in direktem Sinne eingeschaltet sind.

Ein Stern mit sechs äquivalenten Armen verbindet die Kollektoren der Transistoren geradzahliger Ordnung mit der Kathode von Th, wobei jeder Arm unter anderem einen Widerstand R₁ bis R₆ und eine Diode d{ bis d₆' umfaßt, wobei die Dioden in direktem Sinne eingeschaltet sind.
Weiter sind sechs Schalttransistoren T₁' bis T_e' vorgesehen, deren Verbindungen Emitter—Basis jeweils an die Klemmen des einen der Widerstände R₁ bis R₆ über eine in direktem Sinne eingeschaltete Diode ^₁" bis d₆" angeschlossen sind.
Der in stark ausgezeichneten Linien dargestellte Bewertungskreis umfaßt nach der Zeichnung:

Eine geregelte Spannungsversorgung A₂, ein Meßgerät G vom Typ eines Milliamperemeters, das einesteils mit der einen der Klemmen der geregelten Spannungsversorgung und andererseits mit einer fünf parallelgeschaltete äquivalente Zweige aufweisenden Anordnung verbunden ist. Diese Zweige umfassen jeweils einen geeichten Bewertungswiderstand R₁ bis R₅' und die Verbindung Emitter—Kollektor eines

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Schalttransistors T₁" bis T₅", die normalerweise im gesperrten Zustand sind. Der zweite gemeinsame Punkt dieser fünf Zweige ist mit der zweiten Klemme der geregelten Spannungsversorgung verbunden.

Die Bewertungswiderstände haben Werte, die in der Reihenfolge der Einschaltung gemäß einer geometrischen Reihe mit dem Verhältnis 2 anwachsen, und werden jeweils von einem Strom I'pt durchflossen, der proportional dem Strom Ipi ist, der den gleichzeitig geschalteten Bewertungswiderstand in dem Bewertungsblock BPE in der vorher beschriebenen Sendeanordnung durchfließt.

Die Transistoren T₁" bis T₅" sind jeweils durch den Kollektorstrom des entsprechenden Schalttransistors T₁ bis T₅ gesteuert, und zwar über eine Anordnung R₁", C₁" bis R₅", C₅", deren Zeitkonstante geringfügig größer als der Bewertungszyklus ist.

Der Betrieb dieser Decodierungsanordnung ist wie folgt:

Die Transistoren T₁ bis T₁₂ sind nacheinander während einer Zeitdauer gleich einem Zwölftel des Bewertungszyklus, d. h. bei einem 50-Hz-Netz Veoo Sekunde, leitend. Folglich haben die Transistoren von geradzahliger Ordnung T₂, T_i, T_e, T_s, T₁₀ aufeinanderfolgende Leitungszeiten gleich einem Zwölftel des Bewertungszyklus, die durch Sicherheitszeiten gleich einem Zwölftel des Bewertungszyklus getrennt sind.

Die fünf ersten dieser Transistoren T₂, T_i, T₉, T_s, T₁₀ werden verwendet, um die Decodierung des durch Tph beförderten und fünf Ziffern enthaltenden »Ausdruckes« herbeizuführen.

Am Anfang des Bewertungszyklus sind alle Transistoren in gesperrtem Zustand, und der Thyristor Th ist in gesperrtem Zustand.

Wenn T₂ sich im leitenden Zustand befindet, sind zwei Fälle möglich:

a) Die Ziffer 0 wird gleichzeitig durch EHF ausgesendet. Keine Frequenz wird durch AR empfangen, und Th bleibt ebenso wie die anderen Transistoren im gesperrten Zustand;

b) die Ziffer 1 wird gleichzeitig durch EHF ausgesendet. Die empfangene Frequenz wird durch AR verstärkt, durch D₁ und D₂ gleichgerichtet, und die so erzeugte Gleichspannung bewirkt die Öffnung von Th.

Der Steuerkreis der Bewertungswege, der in Reihe N-Th -Ci₁ R₁-T ₂-Ci₂- Wicklung Tr₂-N enthält, ist geschlossen.

Die an den Klemmen von entwickelte Spannung ruft gleichzeitig die Leitung von T₁ und die Ladung von C₁" hervor.

Der Transistor T₁" wird leitend gemacht, und ein Bewertungsstrom Tp₁ fließt in dem Kreis +A₂-G-T₁"—A₂.

Wenn T₂ nicht mehr leitend ist, wird die Verbindung Anode—Kathode von Th nicht mehr gespeist, und der Thyristor sperrt ebenso wie T₁'.

Der Kondensator C₁" entlädt sich über die Verbindung Basis—Emitter von T₁" und gewährleistet die Leitung von T₁" während einer Zeitdauer, die größer als die des Bewertungszyklus ist.

Das Meßinstrument G erfährt eine Auslenkung proportional Γ P₁.

Der Transistor T_i wird um Veoo Sekunde später leitend, und die Rückkehr zu den vorstehenden Fällen a) und b) ist erfolgt.

Am Ende des Bewertungszyklus wird das Meßinstrument von dem Strom

Γ ρ = X Vp_i

durchflossen, welcher in den im Verlauf des Bewertungszyklus geschalteten Widerständen fließt, d. h.

Γ ρ = kl ρ = KU_m.

Man sieht also, daß G eine kontinuierliche Messung des Informationsmaßes so durchführt, welches sich ohne merklichen Einfluß auf den Meßwert langsam verändern kann, vorausgesetzt, daß die Änderung eine Frequenz hat, die sehr viel kleiner als die des Bewertungszyklus ist.

Es sei bemerkt, daß die entsprechenden Bewertungswiderstände nur während VeooSekunde gleichzeitig, eingeschaltet sind, während der Bewertungswiderstand der numerisch-analogen Codiervorrichtung V300 Sekunde eingeschaltet ist. Auf diese Weise wird jede Uber schneidung auf einanderf olgender Wege vermieden.

Die Anordnungen gemäß der Erfindung sind statisch also sehr robust und von einer großen Verläßlichkeit.

Sie erfordern keine Synchronisationsvorrichtung (Uhr), welche schwierig zu verwirklichen ist, und erfordern für jede Sende- oder Empfangsanordnung minimal nur eine Verbindung mit dem dreiphasigen Energieversorgungs-Wechselstromnetz.

Die Anordnungen gemäß der Erfindung sind gut für die Übertragung von Informationen geeignet, die sich in Form eines langsam veränderlichen polarisierten Stromes darbieten, wobei sich der Analogblock auf einen Verstärker reduziert, ja sogar weggelassen werden kann.

Die Anordnungen umfassen nur wenige geeichte Elemente, was ihre Verläßlichkeit erhöht.

Weiter gestatten die Anordnungen gemäß der Erfindung in besonderen Fällen eine einfache Alarmsteuerung mit mehreren Niveaus.

Wenn man die folgende Tabelle betrachtet:

Informationsniveau	Ip	Binärer Ausdruck
1	31/	11 111
V2	16/	10 000
V*	8/	01000
V8	4/	00100
Vie	2/	00 010

stellt man fest, daß das Niveau ¹I₂ dem Erscheinen der Ziffer 1 am Anfang des Ausdruckes, das Niveau ¹I₁ dem Erscheinen der Ziffer 1 an zweiter Stelle des binären Ausdruckes usw. entspricht.

Es genügt also, einen durch den Strom I'pi (oder durch die entsprechende Ziffer) gesteuerten Alarm vorzusehen, um zu wissen, daß das Niveau »16/« oder »V₂ Information« erreicht oder überschritten ist. Dieses kann besonders einfach z. B. durch Anschluß einer Signallampe an die Klemmen von R₁ oder von R₁ geschehen.

Es ist noch zu bemerken, daß die fünf ersten Synchronisationsimpulse allein verwendet werden, um die Codierung und Decodierung der Information zu gewährleisten, während der sechste dazu dienen kann, mit der gleichen Vorrichtung eine weitere Information des Typs JA — NEIN zu übertragen.

Claims (11)

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Man könnte die sechs Synchronisationsimpulse ausnutzen, indem die Information in sechs Niveaus unterteilt wird und indem die Nullrückstellung durch ein anderes Mittel als durch den Transistor Ts gewährleistet wird. Patentansprüche:

1. Verfahren zur elektrischen Übertragung einer durch die Größe eines Gleichstromes bestimmter Polarität dargestellten Information mittels eines Senders und eines Empfängers, die beide auf eine gleiche Folge von n, vom gleichen Netz gelieferten periodischen Bezugssignalen bezogen sind, deren Stellen innerhalb der Bezugsperiode fest sind, wobei das übertragene Signal aus aufeinanderfolgenden Vergleichen zwischen dem die zu übertragende Information darstellenden Gleichstrom und einer Summe geeichter Gleichströme gewonnen ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Sendeseite

durch jedes der (n — 1) ersten periodischen Bezugssignale ein Vergleichselement (Ri') umschaltbar ist, das im eingeschalteten Zustand von einem geeichten Gleichstrom (Ipi) durchflössen ist,

die Summe (Ip) der geeichten Gleichströme zum Zwecke der Codierung mit einem der zu übertragenden Information entsprechenden Strom (I_m) verglichen ist,

je nach der sich aus dem Vergleich ergebenden Richtung des Differenzstromes (U) aus Meßstrom (I_m) und der Summe der geeichten Gleichströme (Ip) einerseits die kurzzeitige Aussendung einer Hochfrequenzschwingung auslösbar ist oder nicht und andererseits die Umschaltung des im Augenblick des Vergleichs zuletzt eingeschalteten Vergleichselementes (Ri') aufrechterhalten ist oder nicht,

mittels des letzten periodischen Bezugssignals alle im umgeschalteten Zustand gehaltenen Vergleichselemente (Ri') in den nicht umgeschalteten Zustand rückgesetzt sind, wobei

die Information durch die im Laufe einer Periode der Bezugssignale des Netzes kurzzeitig ausgesandten Hochfrequenzschwingungen in an sich bekannter Weise als binärer Ausdruck dargestellt ist,

und daß auf der Empfangsseite

in gleicher Weise wie auf der Sendeseite das Fließen geeichter Gleichströme (Ipi) durch Öffnung mindestens eines von (n — 1) Gattern (Th, T₂, T_i, ... T₁₂) bewirkbar ist, die bei gleichzeitigem Auftreten des Empfanges einer kurzzeitigen Hochfrequenzschwingung und des ihm zugeordneten der (n — 1) ersten periodischen Bezugssignale betätigbar sind,

die Gatter während des Zeitraumes, der mindestens der Periode der Bezugssignale entspricht, geschlossen bzw. offen haltbar sind und

als die Information darstellender Wert die Summe der geeichten Gleichströme (Ip') genommen ist, die durch den bzw. die geöffneten Gatter bestimmt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte der auf der Empfangsseite auslösbaren geeichten Gleichströme (Ipi) proportional zu den Werten der geeichten Gleichströme (Ipi) sind, die die entsprechenden eingeschalteten Vergleichselemente (Ri') auf der Sendeseite durchfließen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die periodischen Bezugssignale liefernde Wechselstrom-Energieversorgungsnetz ein Dreiphasennetz (R) ist.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sechs periodische Bezugssignale vorgesehen sind.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die fünf ersten Bezugssignale auf der Sendeseite jeweils die Umschaltung eines Vergleichselementes (Ri') steuern, während das sechste Bezugssignal die Entsperrung aller im Verlaufe der Periode der Bezugszeit gesperrten, umgeschalteten Vergleichselemente steuert.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Gatter (Th, T₂, T_i, T₁₂) auf der Empfangsseite bezüglich der zugeordneten Bezugssignale auf der Empfangsseite mit einer Verzögerung bei der Öffnung und mit einer Voreilung bei der Schließung erfolgt.

7. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichselemente auf der Sende- und auf der Empfangsseite geeichte Widerstände (Ri') sind, deren Werte in der Reihenfolge der Umschaltung nach einem geometrischen Gesetz mit dem Verhältnis 2 anwachsen und die parallel zwischen zwei Punkte (P, M, -A₂, +A₂) konstanten Potentials geschaltet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung jedes Vergleichselementes (Ri') auf der Sendeseite über die Emitter-Kollektor-Verbindung eines Schalttransistors (77") erfolgt, der durch das an seine Basis angelegte zugeordnete Bezugssignal leitend gemacht ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom, der sich aus dem Vergleich zwischen dem die Information darstellenden Gleichstrom (I_m) und der Summe der die umgeschalteten Vergleichselemente (Ri') durchfließenden geeichten Gleichströme (Ιρϊ) ergibt, bei Aufweisen einer bestimmten Richtung die Leitung eines als Schalter in den Ausgangskreis eines Oszillators (EHF) geschalteten Transistors (T_e) herbeiführt, wobei der Oszillator dauernd eine feste Hochfrequenz liefert.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrung eines Vergleichselementes (Ri') auf der Sendeseite durch eine mit der Basis des entsprechenden Schalttransistors (Ti") verbundene Widerstands-Kapazitäts-Anordnung (Ri", Ci") gewährleistet ist, die von dem sich bei dem Vergleich ergebenden Strom gespeist wird, wenn dieser einen bestimmten Richtungssinn besitzt.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß